实验三用合象水平仪测量直线度误差

实验三用合象水平仪测量直线度误差

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实验三用合象水平仪测量直线度误差

一、实验器具---光学合像水平仪

该仪器主要应用于测量平面和无柱面对水平的倾斜度

以及机床与光学机械仪器的导轨或机座等的平面度、直线度和设备安装位置的正确度等

主要技术指标：

分度值：0.01mm/m

最大测量范围：±5mm/m

工作面长度：165毫米

示值误差：±1毫米／米范围内：

±0.01mm/m

全部测量范围内：±0.02mm/m

图3－1 合像水平仪结构图

1、工作原理：合像水平仪是利用棱镜将水准器中的气泡象符合放大

来提高读数的瞄准精度

利用杠杆、微动螺杆等传动机构进行读数

2、仪器结构：合像水平仪结构如图2－10所示

主要由微动螺杆、螺母、度盘、水准器、棱镜、放大镜、杠杆以及具有平面和V 形工作面的底等组成

3、使用方法：将合像水平仪安置在被测零件的表面上

由于被测表面的倾斜而引起两气泡象的不重合

当转动度盘

使两气泡像重合时

即可通过读数机构读出被测件表面实际倾斜读数

并按下式计算实际倾斜值：

实际倾斜值＝刻度值×支点距离×刻度盘读数

4、使用注意事项：

①使用前工作面要清洗干净

②湿度变化对仪器中的水准器位置影响很大

固必须隔离热源

③测量时旋转度盘要平稳

必须等两气泡像完全符合后方可读数

二、测量原理与器具简介

为了控制机床、仪器导轨及长轴的直线度误差

常在给定平面（垂直平面或水平平面）内进行检测

常用的测量器具有框式水平仪、合象水平仪、电子水平仪和自准直仪等测定微小角度变化的精密量仪

由于被测表面存在直线度误差

测量器具置于不同的被测部位上时

其倾斜角将发生变化

若节距（相邻两点的距离）一经确定

这个微小倾角与被测两点的高度差就有明确的函数关系

通过逐个节距的测量

得出每一变化的倾斜度

经过作图或计算

即可求出被测表面的直线度误差值

合象水平仪因具有测量准确、效率高、价格便宜、携带方便等特点

在直线度误差的检测工作中得到广泛采用

合象水平仪是利用棱镜将水准器中的气泡像复合放大

以提高读数时的对准精度

利用杠杆和微动螺杆传动机构来提高读的精度和灵敏度,其工作原理见本指导书第二篇

合象水平仪置于被测工件表面上

若被测两点相对自然水平线不等高时

将引起两端的气泡像不重合

转动度盘使气泡像重合

此时合象水平仪的读数值即为该两点相对自然水平面的高度差

刻度盘读数与桥板跨距L之间的关系为：h=i?L?

a

三、测量步骤

1、量出零件被测表面总长

将总长分为若干等分段（一般为6～12段）确定每一段的长度（跨距）L

并按L调整可调桥板两圆柱的中心距

2、将合像水平仪放于桥板上

然后将桥板从首点依次放在各等分点位置上进行测量

到终点后

自终点再进行一次回测

回测时桥板不能调头

同一测点两次读过的平均值为该点的测量数据

如某测点两次读数相差较大

说明测量情况不正常

应查明原因并加以消除后重测

测量时要注意每次移动桥板都要将后支点放在原来前支点处（桥板首尾衔接）测量过程中不允许移动水平仪与桥板之间的相对位置

3、从合象水平仪读数时

先从合像水平仪的侧面视窗处读得百位数

再从其上端读数鼓轮处读得十位和个位数

4、把测得的值依次填入实验报告中

并用计算法按最小条件进行数据处理

求出被测表面的直线度误差

四、数据处理

1、为了作图的方便

最好将各测点的读数平均值同减一个数而得出相对差

2、根据各测点的相对差

在坐标纸上描点

作图时不要漏掉首点（零点）

且后一点的坐标位置是在前一点座标位置的基础上累加

用直线依次连接各点

得出误差折线

3、两条平行直线包容误差折线

其中一条直线必须与误差折线两个最高（或最低）点相切

在两切点之间有一个最低（或最高）点与另一条平行线相切

这两条平行直线之间的区域就是最小包容区域

两平行线在纵坐标上的截距即为被测表面的直线度误差值△a(角度格值)

4、差值△f（μm）按下式折算成线性值

并按国家标准GB1184－1996确定被测表面直线度的公差等级

△f =i?L?△a

式中：I-合像水平仪的分度值

L-桥板跨距

△a一被测件的直线度误差值（格）

例：用合象水平仪测量一长平面的直线度误差仪器的分度值为0.01mm

选用的桥板节距L＝200mm

测量直线度的记录数据见下表

若被测面的直线度公差为5级

试用作图法评定该的直线度误差是否合格

解：数据处理的步骤如下：

⑴先将各点的顺测值与回测值取平均

⑵简化测量数据：a值可取任意数值

但要有利于相对差数字的简化

本例取a＝274格

测量数据

测点序号i

1

2

3

4

5

仪器

读数

ai

顺测

-

273

278

285

283

270

回测

-

275

280

287

285

272